汽车车身设计-第四章.ppt

2. 车辆要求的再平衡 竞争系统之间的折衷、平衡，在设计早期效果较大，影响结构性能在1~2Hz间变化 随着项目的进展，竞争方案的选择对结构的影响幅度变小，一般在0.2~0.5Hz范围 第三节 结构设计过程与性能实现 一、结构方案设计阶段 二、结构研究阶段 三、结构完善阶段 四、白车身结构设计完成的总结 * * 2. 车辆要求的再平衡 例：在新车设计结构完善阶段，项目经理又提出了两个变量需要再平衡 一个是要求增加乘员的放脚地板的区域，另一个是要求再减轻车身重量 在C5设计中这两个要求对一阶结构模态频率有较大的影响；结果是放脚地板加宽导致车辆的一阶弯曲和一阶扭转频率减小了1~2Hz 减轻重量：本来就是新设计的一个主要目标，已被分派到每一个车辆子系统，而且必须不降低碰撞、耐久性等其他性能要求；而减小重量易引起一阶模态（刚度）下降，所以在这设计的后期，要再减轻重量是困难的 上述只是要求再平衡的两个例子。其它的折衷平衡研究可能有上千个，由尺寸问题到尽可能不影响性能的控制问题，对大多数设计推断往往需要几个月的时间去分析和硬件评估 第三节 结构设计过程与性能实现 一、结构方案设计阶段 二、结构研究阶段 三、结构完善阶段 四、白车身结构设计完成的总结 * * 3. 结构性能再平衡 1）频率和重量设计灵敏度研究 为了获得最大的结构效益，这阶段还需要经常运用灵敏度分析引导结构设计修改 对于整备车身模型和整车系统模型，主要是计算一阶弯曲和一阶扭转频率对所有结构零件板厚改变的灵敏度，是在假设线性范围内预测频率变化与每个零件板厚变化的关系 为了一阶模态频率最大化和重量最小化，必须将结构频率灵敏度和薄板质量灵敏度结合起来考虑（即联合灵敏度） 第三节 结构设计过程与性能实现 一、结构方案设计阶段 二、结构研究阶段 三、结构完善阶段 四、白车身结构设计完成的总结 * * 3. 结构性能再平衡 1）频率和重量设计灵敏度研究 重量灵敏度表示一个零件重量的变化关于零件板厚变化的关系，单位厚度的变化使重量变化愈大，则该零件重量灵敏度愈高。因此联合灵敏度就是每单位重量变化所得到的频率变化，单位为Hz/kg 灵敏度排序图表是让项目经理认识车身结构某些零件重要性的有用的图形工具 第三节 结构设计过程与性能实现 一、结构方案设计阶段 二、结构研究阶段 三、结构完善阶段 四、白车身结构设计完成的总结 * * 3. 结构性能再平衡 1）频率和重量设计灵敏度研究 实例：每个结构零件单位重量的改变所引起相应的一阶整车扭转模态频率的变化 第三节 结构设计过程与性能实现 一、结构方案设计阶段 二、结构研究阶段 三、结构完善阶段 四、白车身结构设计完成的总结 排在第一位的联合灵敏度表示该零件厚度具有最大的提高一阶整车结构模态频率的重量效益，或者说为保持一定的模态频率减小板厚时要慎重 * * 3. 结构性能再平衡 2）多目标完善 在项目的结构完善阶段，设计已趋于成熟 整车系统模型被再次用于碰撞性能、耐久性和NVH性能仿真分析，认证其各自性能 这些分析结果可为整备车身模型进一步结构优化提供一套严密的约束条件 这个过程可以进一步优化零件的厚度（变量），以便求得最小的整车重量（目标），同时满足整车结构一阶模态频率要求（约束条件），保持已确立的耐久性、碰撞性能和NVH性能，并且满足风格、布置和制造的要求 有时以所要求的重量为约束条件，目标是使一阶模态频率最大化 第三节 结构设计过程与性能实现 一、结构方案设计阶段 二、结构研究阶段 三、结构完善阶段 四、白车身结构设计完成的总结 * * 3. 结构性能再平衡 2）多目标完善 在C5开发的整个过程中，优化运行数千次 第三节 结构设计过程与性能实现 一、结构方案设计阶段 二、结构研究阶段 三、结构完善阶段 四、白车身结构设计完成的总结 曲线表明结构优化程序在不断修改设计方案，使其满足规定的一阶结构模态频率（21Hz）约束，而使重量最小化 由图可见，重量减小的潜力已经很小，因为设计方案和变量值范围都已受到限制 * * 在一次运行中，随着迭代次数变化的整车频率和车身结构重量变化曲线图 3. 结构性能再平衡 3）结构性能硬件认证 经过上述结构修改和性能的再平衡，需要进行第二轮样车试制，并对物理样机进行性能的全面测试；认证一阶模态频率和用户界面点响应等等 第三节 结构设计过程与性能实现 一、结构方案设计阶段 二、结构研究阶段 三、结构完善阶段 四、白车身结构设计完成的总结 * * 3. 结构性能再平衡 4）物理样机试验后/产品投产后的结构性能改进 上述阶段完成后不再接受大的修改。零件几何形状和具体零件板厚被冻结 现在主要的工作只能是从小的、对其它子系统影响不大的、或不可避免要略微影响制造成本和重